超宽带技术研究报告

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超宽带通信的应用与发展趋势研究

超宽带通信的应用与发展趋势研究

超宽带通信的应用与发展趋势研究在当今信息时代,通信技术的飞速发展不断改变着我们的生活和工作方式。

超宽带通信作为一种新兴的无线通信技术,凭借其独特的优势,在众多领域展现出了广阔的应用前景,并呈现出令人瞩目的发展趋势。

超宽带通信,简单来说,是一种使用极宽频谱进行通信的技术。

与传统的通信技术相比,它具有许多显著的特点。

超宽带信号的带宽非常宽,能够实现高速的数据传输;同时,它具有良好的抗干扰性能,能够在复杂的电磁环境中稳定工作;而且,超宽带通信的定位精度高,这在一些需要精确位置信息的应用中具有重要价值。

在消费电子领域,超宽带通信的应用正在逐渐普及。

以智能手机为例,超宽带技术使得手机之间可以实现快速、高精度的文件传输和共享。

不仅如此,它还为手机的近场交互带来了全新的体验。

例如,当我们拿着手机靠近支持超宽带的设备时,无需繁琐的配对过程,就能快速建立连接,实现数据的同步或控制操作。

这为智能家居的控制、智能穿戴设备与手机的互动等场景提供了更加便捷和高效的解决方案。

在工业领域,超宽带通信也发挥着重要作用。

在工厂自动化生产中,超宽带技术可以实现对机器人和自动化设备的精确控制和定位。

通过实时获取设备的位置和状态信息,能够提高生产效率,减少误差,保障生产的安全性和稳定性。

此外,超宽带通信还可以用于仓库管理和物流追踪。

通过为货物和运输工具配备超宽带标签,能够实现对物品的实时定位和跟踪,提高物流管理的效率和准确性。

在医疗领域,超宽带通信同样有着广阔的应用空间。

在医院内部,超宽带技术可以用于医疗设备的定位和追踪,确保医疗设备能够及时、准确地被调配使用。

同时,它还可以应用于患者的定位和监护,为医护人员提供实时的患者位置信息,保障患者的安全。

在远程医疗中,超宽带通信能够支持高速、稳定的数据传输,为远程诊断和治疗提供可靠的技术保障。

除了上述领域,超宽带通信在公共安全、交通运输等领域也有着重要的应用。

在公共安全领域,超宽带技术可以用于消防救援人员的定位和通信,提高救援效率和安全性。

基于Chirp超宽带通信技术的研究与实现的开题报告

基于Chirp超宽带通信技术的研究与实现的开题报告

基于Chirp超宽带通信技术的研究与实现的开题报告一、选题背景:超宽带通信技术起源于20世纪90年代,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。

研究表明,Chirp超宽带通信技术具有高速传输、抗干扰、高精度定位等优点,已经成为超宽带通信技术中广泛使用的技术之一。

Chirp超宽带通信技术应用广泛,例如智能家居、工业自动化、车联网、移动支付等领域。

目前,Chirp超宽带通信技术结合线性调频信号的特点,可以实现更加精准的距离测量和定位,对于工业、物流、交通等领域的应用具有很大的帮助。

二、研究内容:1. 研究超宽带通信技术的基本原理和技术特征;2. 深入探讨Chirp超宽带通信技术的原理和优势;3. 探究Chirp超宽带通信技术在实际应用场景中的优化方案;4. 基于Chirp超宽带通信技术,设计并实现一个物联网设备的示例系统。

三、研究意义:Chirp超宽带通信技术是目前应用前景广泛的超宽带通信技术之一。

其准确定位、高速传输等特点能够极大地提高工业、物流、交通等领域的运营效率。

本研究通过对Chirp超宽带通信技术的研究,能够更好地实现物联网设备的定位和数据传输,提高安全性和效率,并对实现实际物联网应用有很大的实际意义。

四、预期研究结果:通过对Chirp超宽带通信技术的研究,预计能够得出以下结果:1. 对Chirp超宽带通信技术进行深入的研究和分析;2. 实现基于Chirp超宽带通信技术的物联网设备系统,达到定位和数据传输的目的;3. 探究优化Chirp超宽带通信技术在实际应用场景中的方案;4. 有力地推广和应用Chirp超宽带通信技术,并对未来的物联网发展做出贡献。

五、研究方法:本研究将采取以下研究方法:1. 理论研究:研究超宽带通信技术和Chirp超宽带通信技术的基本原理、技术特征、实现方式等相关理论;2. 实验研究:通过实验验证和比较Chirp超宽带通信技术在不同应用场景中的优越性;3. 方案设计:结合实际场景需求和实验结果,提出优化方案并进行相关系统的设计;4. 应用推广:将实验结果及优化方案推广应用至物联网设备中,进行实际使用测试。

超宽带发展历程分析报告

超宽带发展历程分析报告

超宽带发展历程分析报告声明:本文内容信息来源于公开渠道,对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。

本文内容仅供参考与学习交流使用,不构成相关领域的建议和依据。

一、超宽带的起源超宽带(Ultra-Wideband,UWB)技术作为一种无线通信技术,起源于20世纪60年代,并在随后的几十年中经历了多次重要的发展和变革。

下面将从UWB技术的初步探索、标准化进程以及商业应用三个方面,详细论述超宽带的起源。

(一)UWB技术的初步探索1、脉冲无线电的早期研究在20世纪60年代初期,科学家们开始了对脉冲无线电(ImpulseRadio,IR)的早期研究,这是UWB技术的前身。

脉冲无线电使用极短时间的脉冲信号进行通信,这些脉冲信号的带宽非常宽,远远超过了传统窄带通信系统的带宽。

这一时期的研究主要集中在脉冲信号的产生、传输和接收技术上。

2、时域和频域特性研究在研究过程中,科学家们发现脉冲无线电信号在时域上具有极短的持续时间,而在频域上则表现出极宽的带宽。

这种独特的时域和频域特性使得UWB技术能够实现高速、低功耗和精确定位的无线通信。

(二)UWB技术的标准化进程1、FCC对UWB技术的认可20世纪90年代,随着无线通信技术的快速发展,美国联邦通信委员会(FCC)开始关注UWB技术。

在评估了UWB技术的潜力和优势后,FCC于2002年发布了关于UWB技术的规则和建议,正式认可了UWB技术作为一种合法的无线通信技术。

这一举动为UWB技术的商业化应用奠定了基础。

2、国际标准化组织的参与随着UWB技术的不断发展,国际标准化组织(如IEEE、ITU等)也开始参与到UWB技术的标准化工作中。

这些组织制定了UWB技术的相关标准和规范,推动了UWB技术的全球范围内的发展和应用。

(三)UWB技术的商业应用1、高精度定位服务UWB技术的高精度定位能力使其在室内定位、智能家居、工业自动化等领域得到了广泛应用。

例如,利用UWB技术可以实现厘米级的室内定位精度,为用户提供精确的导航和位置服务。

超宽带天线的研究报告

超宽带天线的研究报告

超宽带天线的研究报告一、引言在当今无线通信领域,超宽带技术因其具有高速率、低功耗、高精度定位等优势而备受关注。

而超宽带天线作为超宽带系统的关键组成部分,其性能的优劣直接影响着整个系统的通信质量和效率。

因此,对超宽带天线的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、超宽带天线的基本原理超宽带天线是指能够在很宽的频带上工作的天线,其相对带宽通常大于 20%。

超宽带天线的工作原理基于电磁波的辐射和接收,通过天线结构的设计和优化,实现对宽频带内电磁波的有效辐射和接收。

超宽带天线的主要性能指标包括带宽、增益、方向性、阻抗匹配等。

带宽是衡量超宽带天线性能的关键指标,它决定了天线能够工作的频率范围。

增益表示天线在特定方向上辐射或接收电磁波的能力,方向性则描述了天线辐射或接收电磁波的方向性特征,阻抗匹配则影响着天线与传输线之间的能量传输效率。

三、超宽带天线的类型(一)单极子天线单极子天线是一种常见的超宽带天线类型,其结构简单,通常由一个垂直的金属导体构成。

单极子天线具有较宽的带宽和良好的辐射特性,但方向性较差。

(二)偶极子天线偶极子天线由两个长度相等、方向相反的金属导体组成。

它在超宽带应用中具有较好的性能,但其尺寸相对较大。

(三)平面天线平面天线是一种结构紧凑、易于集成的超宽带天线类型,如平面单极子天线、平面偶极子天线等。

平面天线具有低剖面、易于制造等优点,在无线通信设备中得到了广泛应用。

(四)缝隙天线缝隙天线是在金属平面上开缝隙形成的天线,通过控制缝隙的形状和尺寸来实现超宽带特性。

缝隙天线具有低剖面、重量轻等优点,但带宽相对较窄。

四、超宽带天线的设计方法(一)数值计算方法数值计算方法是超宽带天线设计中常用的方法之一,如有限元法(FEM)、时域有限差分法(FDTD)等。

这些方法可以精确地模拟天线的电磁场分布和性能,但计算量较大,耗时较长。

(二)经验公式法经验公式法是基于大量实验数据和理论分析得出的一些经验公式,通过这些公式可以快速估算天线的性能参数,为天线设计提供初步的参考。

超宽带技术挑战分析报告

超宽带技术挑战分析报告

超宽带技术挑战分析报告声明:本文内容信息来源于公开渠道,对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。

本文内容仅供参考与学习交流使用,不构成相关领域的建议和依据。

一、技术难题与挑战超宽带技术作为一种新兴的无线通信技术,具有极高的数据传输速率和极低的功耗,被广泛应用于高清视频传输、无线传感器网络、物联网等领域。

然而,随着超宽带技术的不断发展,其所面临的技术难题与挑战也日益凸显。

(一)信道建模与特性分析1、信道建模:超宽带信道具有极高的带宽和复杂的传播特性,如何准确建立超宽带信道模型以描述信道的时变、频率选择性和非线性特性是一个重要难题。

2、信道测量:由于超宽带信号的宽带特性,传统的信道测量方法可能无法准确获取信道特性,需要研究新的信道测量技术和算法。

(二)高效传输技术1、高速调制技术:为实现超宽带系统的高速数据传输,需要研究高效、可靠的调制技术,如正交频分复用(OFDM)、单载波频域均衡(SC-FDE)等。

2、多天线技术:利用多天线技术可以提高超宽带系统的传输性能,但同时也面临天线间干扰、同步等问题。

(三)低功耗设计1、射频前端设计:超宽带系统需要高性能的射频前端,如何在保证性能的同时降低功耗是一个重要挑战。

2、高效信号处理算法:研究低功耗的信号处理算法,如低复杂度均衡、压缩感知等,以降低系统整体功耗。

(四)干扰与共存问题1、干扰识别与抑制:超宽带系统可能受到来自其他无线通信系统的干扰,如何准确识别并抑制这些干扰是一个重要问题。

2、共存机制:超宽带系统需要与其他无线通信系统共存,如何设计有效的共存机制以减少相互间的干扰是一个重要挑战。

(五)安全与隐私问题1、加密与安全通信:超宽带通信可能涉及敏感信息的传输,如何保证通信过程的安全性和保密性是一个重要问题。

2、隐私保护:在超宽带应用中,用户的隐私保护也是一个需要关注的重要问题,需要研究如何在保证通信性能的同时保护用户隐私。

(六)标准化与产业化1、标准制定:目前超宽带技术仍处于发展初期,尚未形成统一的标准和规范,如何推动超宽带技术的标准化是一个重要任务。

Enhanced DC-OFDM超宽带无线通信关键技术研究的开题报告

Enhanced DC-OFDM超宽带无线通信关键技术研究的开题报告

Enhanced DC-OFDM超宽带无线通信关键技术研究的开题报告一、研究背景超宽带(Ultra-Wideband, UWB)技术是近年来快速发展的无线通信技术之一。

其优点是通信速率高、传输距离远、抗干扰能力强、频带资源利用率高等。

UWB技术已被广泛应用于无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)、无线个人局域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)、车载通信、室内定位、传感器网络等领域。

由于UWB技术的特殊性质,使其具有多径传播、时域抖动、频带泄漏、频域混叠等问题。

为了克服这些问题,研究人员已经提出了许多技术,如MP-WPAN、DS-UWB、OFDM-UWB等。

其中,基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的UWB技术受到广泛的关注。

OFDM技术可以将高速数据流分成多个低速数据流,每个低速数据流采用独立子载波进行传输,以达到高速通信的目的。

因此,OFDM技术被广泛用于移动通信、数字电视、宽带接入等领域。

现有的OFDM技术在UWB系统中存在很多问题,如频带资源不足、效率低、复杂度高等。

为了解决这些问题,研究人员在OFDM技术的基础上提出了增强型OFDM (Enhanced-OFDM, E-OFDM)技术,并将其应用于UWB系统中。

E-OFDM技术采用了多种先进技术,如信道均衡算法、自适应传输速率算法、时域和频域联合处理等,以提高系统性能,并实现低成本和低功耗。

二、研究内容本研究拟对E-OFDM技术在UWB通信系统中的性能进行深入研究,研究重点包括以下内容:(1)E-OFDM系统的设计:本研究将设计一种适用于UWB通信系统的E-OFDM 系统。

主要包括多个子载波、匹配滤波器等。

(2)信道估计与均衡技术:本研究将对E-OFDM系统中信道估计与均衡技术进行研究。

超宽带无线通信系统抗多径干扰技术的研究的开题报告

超宽带无线通信系统抗多径干扰技术的研究的开题报告

超宽带无线通信系统抗多径干扰技术的研究的开题报告1. 研究背景及意义随着现代通信技术的发展,人们对无线通信的需求越来越高。

因此,超宽带无线通信系统作为一种新型的通信技术得到广泛关注和应用。

但是,在超宽带无线通信中,多径干扰是一个普遍存在的问题,这会严重影响通信质量和系统性能。

因此,开展抗多径干扰技术的研究具有重要的理论和实际意义。

2. 研究目的本研究的主要目的是通过分析超宽带无线通信系统中的多径干扰机理,研究抗多径干扰的技术策略,探索有效的抗干扰算法,并实现其在系统中的应用,从而提高超宽带无线通信系统的抗干扰性能。

3. 研究内容(1)分析超宽带无线通信系统中的多径干扰机理。

(2)研究常用的抗多径干扰技术,包括空时编码、信道估计和均衡等。

(3)设计适合超宽带无线通信系统的抗多径干扰算法。

(4)实现所提出的算法,并在仿真和实际系统中进行测试和验证。

4. 研究方法本研究采用理论分析和仿真实验相结合的方法。

首先,通过对超宽带无线通信系统的多径干扰机理进行分析,提出抗干扰的技术策略;其次,基于所提出的策略,设计适合超宽带无线通信系统的抗多径干扰算法,并进行仿真验证;最后,实现所提出的算法,在实际系统中进行测试和验证。

5. 预期研究结果本研究预期取得以下的成果:(1)分析多径干扰机理,深入掌握超宽带无线通信系统中的多径干扰问题。

(2)研究抗多径干扰的技术策略和算法,并进行仿真验证。

(3)设计并实现适合超宽带无线通信系统的抗多径干扰算法。

(4)在实际系统中验证所提出算法的有效性和实用性,提高超宽带无线通信系统的抗干扰性能。

6. 研究进展计划本研究的进展计划如下:(1)第一阶段(1个月):调研和文献综述,深入了解超宽带无线通信系统和抗多径干扰技术的研究现状及相关算法。

(2)第二阶段(2个月):开展理论分析研究,分析超宽带无线通信系统中的多径干扰机理,提出抗干扰的技术策略。

(3)第三阶段(3个月):设计适合超宽带无线通信系统的抗多径干扰算法,并进行仿真实验验证。

超宽带技术进展分析报告

超宽带技术进展分析报告

超宽带技术进展分析报告声明:本文内容信息来源于公开渠道,对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。

本文内容仅供参考与学习交流使用,不构成相关领域的建议和依据。

一、最新研究成果(一)超宽带技术的最新进展1、超宽带无线通信系统的优化:针对超宽带技术中的无线通信系统,研究者们一直致力于提高系统性能、降低能耗以及增强其抗干扰能力。

最新的研究成果包括更高效的信号处理算法、先进的调制技术和创新的网络架构,这些都能提高超宽带无线通信系统的整体性能。

2、超宽带天线技术的突破:天线作为超宽带技术中的关键部分,其性能直接影响到整个系统的表现。

最新的研究在天线的设计和优化上取得了重要突破,包括开发出更高效、更小型化的超宽带天线,以及改善天线的方向性和增益。

3、超宽带在物联网中的应用:随着物联网的快速发展,超宽带技术在物联网中的应用也日益广泛。

最新的研究集中在如何利用超宽带技术实现物联网设备间的高效、安全通信,以及如何处理和分析超宽带物联网产生的大量数据。

(二)超宽带技术面临的挑战1、频谱管理和干扰问题:随着超宽带设备的日益普及,频谱资源的紧张和干扰问题也日益突出。

目前的研究正在寻找有效的频谱管理和干扰抑制技术,以优化超宽带系统的性能。

2、能量效率和绿色通信:如何提高超宽带设备的能量效率,实现绿色通信,是当前研究的重要课题。

这涉及到对设备硬件的优化、对通信协议的改进以及对能量管理策略的研究。

3、安全和隐私问题:随着超宽带技术的广泛应用,如何确保通信的安全和用户的隐私成为了一个重要的问题。

目前的研究正在探索各种加密技术和匿名通信技术,以增强超宽带通信的安全性。

(三)未来研究方向1、超宽带与人工智能的融合:人工智能技术的快速发展为超宽带技术的研究和应用提供了新的可能。

未来的研究将探索如何利用人工智能技术优化超宽带系统的性能,例如通过深度学习技术改善信号处理和干扰抑制的效果。

2、超宽带在6G及未来通信网络中的应用:随着5G网络的普及和6G网络的研究开始,超宽带技术在未来通信网络中的角色将更加重要。

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目录1.介绍 (2)2.超宽带技术的工作原理及其演化 (2)3.主流超宽带通信技术介绍 (3)3.1 MB-OFDM技术介绍 (4)3.1.1为什么采用OFDM技术 (4)3.1.2频谱划分 (5)3.1.3OFDM技术 (6)3.1.4时频码 (7)3.2 DS-CDMA技术介绍 (7)3.2.1频谱划分 (7)3.2.2DS-CDMA技术 (8)3.2.3共同信令模式 (10)4.UWB系统的MAC层发展现状 (11)5.超宽带系统与其他无线通信系统的兼容 (14)5.1 FCC的UWB频谱规划 (14)5.2 ETSI的UWB频谱规划 (15)5.3 ITU的UWB电磁兼容性研究 (16)5.4 中国对UWB电磁兼容性研究 (18)6.超宽带通信技术的标准化、产业化及应用 (18)6.1 UWB技术的标准化进程 (18)6.2 UWB技术的应用前景 (19)7.IEEE 802.15.4A标准化近况 (22)8.结论与未来工作展望......................................................................... 错误!未定义书签。

1.介绍超宽带(Ultra Wideband,UWB)技术是现在正在被广泛研究的一种新兴无线通信技术。

一方面,由于其具有高数据率(可达100Mbps~1Gbps)、低功耗和低费用等特点,为无线通信的发展开辟了新的机遇。

另一方面,由于其占用极宽的带宽,与其他通信系统共享频段,又给干扰、兼容等相关领域的研究带来了挑战。

最近,美国联邦通信委员会(FCC)已经规定UWB系统可以使用3.1GHz~10.6GHz的频段,但有效各向同性发射功率(EIRP,Effective Isotropic Radiated Power)不得超过-41.3dBm/MHz。

频谱规划的确定使UWB技术的研发骤然加速。

在过去的一两年中,各种技术方案围绕国际标准的制定展开了激烈的竞争。

同时UWB芯片的开发业紧锣密鼓地进行,第一批UWB设备有可能在2004年底面市。

而我国在UWB方面的研究还有很多工作要做:频谱尚未划分,发射功率的限制要求尚未确定,作为频谱划分依据的兼容性研究和测试技术尚不成熟,技术方案尚未选定。

本报告试图对当今国际上UWB技术的发展现状和发展前景做一介绍,并对我国在UWB 方面的标准化和产业化提出一些建议。

需要说明的是,UWB技术并不仅仅应用于通信领域,它在雷达成像、车载防撞雷达、定位、测距等方面也有很多应用。

本报告主要涉及UWB通信技术。

本报告的内容将分成如下几部分:第二节将介绍超宽带技术的原理及近年来该技术的概念的变化。

第三节将对现在有可能成为国际标准的两种主流UWB技术方案进行介绍,并比较它们的优缺点。

第四节将对UWB技术的应用前景做一展望。

第五节将讨论UWB技术的兼容性问题。

第六节将对我国在UWB标准化和产业化过程中应做的工作提出建议。

2.超宽带技术的工作原理及其演化UWB技术被看作是近几年在无线通信领域兴起的一种新技术。

但实际上,这项技术已经有几十年的历史了。

UWB最初的定义是来自于60年代兴起的脉冲通信技术,又成为脉冲无线电(Impulse Radio)技术。

与在当今通信系统中广泛采用的载波调制技术不同,这种技术用上升沿和下降沿都很陡的基带脉冲直接通信,所以又称为基带传输(baseband transmission)或无载波(carrierless)技术。

脉冲UWB技术的脉冲长度通常在亚纳秒量级,信号带宽经常达数GHz,比任何现有的无线通信技术(包括以3G为代表的宽带CDMA技术)的带宽都大得多,所以最终在1989年被美国国防部称为超宽带技术。

传统脉冲UWB信号通常具有很小的占空比(duty cycle)(10-2~10-3),这决定了这种UWB设备的平均发射功率很低,甚至是现有的蓝牙(Bluetooth)系统的1/100至1/1000。

如此低的发射功率带来的诸多好处:首先,这使UWB系统可以与其他无线通信系统“安静的共存”。

可以理解,UWB系统所要求的超宽频段不可能通过独占许可频段来获得,所以UWB设备的发射功率必须降到背景噪声的水平,以便和其他无线系统共享频段。

其次,极低的发射功率也使UWB设备具有很低的能耗。

由于功率放大器通常可以被省去,UWB 设备具有很低的成本。

最后,极低的发射功率也使UWB信号很难被监听,从而有很好的保密性。

另外,低占空比的脉冲UWB设备也有很好的抗多径干扰性能。

由于脉冲宽度很小,来自其他径的信号分量很容易被时域滤波器滤掉。

尽管脉冲UWB系统由上述的优点,但其频谱利用率较低,脉冲成形滤波过程中残留的带外频率分量可能产生难以预估的干扰,也有研究指出使用CMOS实现脉冲UWB系统有一定的困难。

另外,早期脉冲UWB技术的专利多掌握在一些小公司手中。

基于上述的原因,当近几年Intel、TI、Motorola等大公司进入这一领域时,不约而同的摒弃了脉冲方法,转而对传统的载波调制技术进行改造,使其具有UWB技术的特点。

从UWB技术本身的工作机理分析,该技术的某些特点与使用脉冲技术没有必然的联系。

根据香农公式,无线信道的容量极限是与其占用的带宽成正比的,UWB能实现很高的数据率,是由于其占用很大的带宽。

如果载波调制技术经过改进可以利用很大的带宽,理论上也可以实现很高的容量。

当前对于UWB技术的定义不是根据其使用的调制方式,而是根据其使用的带宽来设定的。

根据FCC数年前的定义,UWB系统应该是相对带宽(带宽与中心频率之比)大于0.25或带宽超过1.5GHz的系统。

最近FCC又修正了对UWB技术的定义,规定相对带宽大于0.2或带宽超过500MHz的系统都可看作UWB系统,并分配3.1-10.6GHz频段作为UWB系统可使用的频段,在该频段内,UWB设备的发射功率需低于-41.3dBm/MHz,以便与其他无线通信系统共存。

这种更宽泛的定义使某些传统无线通信技术也开始被考虑作为UWB通信技术的候选方案。

2003年,在IEEE 802.15.3a工作组征集提案时,Intel、TI和XtremeSpectrum (后被Motorola收购)分别提出了多频带(multiband)、正交频分复用(OFDM)、直接序列CDMA (DS-CDMA)等三种方案,后多频带方案和OFDM方案融合,形成了多频带OFDM (MB-OFDM)和DS-CDMA两大方案竞争的格局。

这两种方案都是在对传统技术进行改进后满足UWB技术的特征的。

MB-OFDM仍然基于128点的OFDM传输,但每个子载波的频宽由几kHz增长到4MHz。

而DS-CDMA采用了超过1Gcps的码片速率,与传统CDMA 技术几百kcps的码片速率形成了很大区别。

现在大部分研究人员都同意,UWB是指一种频谱使用方案,而不是某种特定技术的名称。

综上所述,当今成为UWB主流方案的两大技术与早期定义的UWB技术在本质上是不同的,它们更适宜被看作OFDM技术和CDMA技术的超宽带改进型。

人们在这两种技术上积累的理论知识和实践经验大部分仍适用于UWB技术,只是在具体的技术环节上(如干扰问题、频谱规划、低能耗等)应特别注意。

虽然在超高速无线通信方面,大部分研究开发工作已转向非脉冲方法,但仍有部分研究者坚持对脉冲UWB技术进行改进,希望其成为超高速UWB的备选技术。

另外,脉冲UWB 技术在雷达、成像、精确定位(精度1cm)等其他领域仍有其发展空间,IEEE 802.15.4a工作组正在考虑的低速UWB无线通信技术也是脉冲方法可能应用的领域。

3.主流超宽带通信技术介绍和其他的IEEE 802.1x技术相似,IEEE 802.15.3a技术协议也可分为三层。

如图1所示,这三层为物理层、MAC层和汇聚层。

各种UWB技术的不同主要体现在物理层和MAC层,汇聚层则将各种不同的应用技术(如无线UWB、无线IEEE 1394等)映射到UWB的MAC 层。

当前,UWB物理层技术主要分为MB-OFDM和DS-UWB两个分支。

这两种物理层技术在MAC层方面,现在都支持IEEE 802.15.3的MAC层协议。

另外,MB-OFDM厂商正在编写新的MAC层协议,以适应发展。

图1、UWB技术协议结构3.1 MB-OFDM技术介绍2003年7月在美国召开的IEEE802.15.3a会议上,Intel提出的多频带方案和TI提出的OFDM方案最终融合成了MB-OFDM UWB技术方案,并获得了比DS-CDMA方案更多的支持。

虽然此方案也尚未获得成为IEEE标准的75%的票数(截止至2004年7月),但由于得到大多数厂家,尤其是Intel、TI等芯片制造商的支持,很有可能成为最早被业界认同的事实标准。

由于两大标准在IEEE802.15.3a内相持不下,MB-OFDM技术的开发推广工作主要在多频带OFDM联盟(MBOA)中展开,该联盟现有173个成员(截止到2004年9月7日),除了Intel和TI以外,还包括松下、索尼、三菱电机、三星、飞利浦、惠普、NEC、诺基亚、夏普、东芝等知名厂商,中国的华为、中国科大和上海大学也加入了该联盟。

3.1.1为什么采用OFDM技术多频带OFDM联盟考虑采用OFDM技术作为UWB系统的物理层基于如下几个原因:(1)频谱效率高。

OFDM技术可使所有子载波之间有很好的正交性,所以可以紧密的排列子载波,从而最大限度的利用频宽。

相对于CDMA系统中的多址干扰,OFDM子载波之间的干扰是很小的,所以OFDM技术被看作超3G的主要核心技术。

同时,OFDM技术已经在无线接入系统(如802.11和802.16)和数字电视系统中广泛的使用,取得了良好的效果。

(2)抗多径干扰。

传统OFDM技术将数MHz带宽分成数百个子载波,使每个子载波只有几kHz或十几kHz,这样每个子载波内的多径衰落可以近似看作水平衰落,这使OFDM接收机可以将均衡(equalization)过程极大的简化。

但需要注意的是,当前被考虑的多频带OFDM方案总带宽超过500MHz,单子载波带宽在4MHz以上,所以频率选择性衰落的影响不可忽略,这一点与传统的OFDM技术有很大不同。

但是,多频带OFDM技术仍然可以采用在相邻符号(symbol)间插入循环前缀(cyclic prefix,CP)来防止码间干扰(inter-symbol interference,ISI)并保证的子载波之间的正交性,然而由于频率选择性衰落产生的一个符号之内的多径干扰仍然相当严重,接收机端均衡的压力仍然很大。

(3)抗窄带干扰。

在有窄带干扰的环境中,OFDM系统可以通过关闭某些子载波来规避干扰。

即使少数子载波受到干扰,OFDM接收机也较容易使用前向纠错码(FEC)解码器纠正信号中的误码。

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